Inspecția plăcii supapei: 79 de găuri trecătoare și problema benzii de toleranță

Prezentare generală

O placă cu supapă este o piesă plană cu un număr mare de orificii, toate trebuind să se afle în poziția corectă. Piesa este mică, numărul de orificii este mare, iar intervalul de toleranță este suficient de îngust încât o singură găurire decalată face întreaga placă rebut. Inspectarea manuală este lentă, iar inspectarea prin eșantionare este inutilă: defectul provine din găurire, astfel încât fiecare placă este fie bună, fie nu.

Big Bird Industrial (fostă Shimada Big Bird Industrial) furnizează sisteme de inspecție dimensională și pentru defecțiuni ale componentelor auto începând cu anul 2001. Acest articol descrie modul în care o placă cu 79 de orificii este inspectată într-o singură trecere, de ce intervalul de toleranță – nu numărul de orificii – determină proiectarea optică și cum se elaborează criterii de acceptare care rezistă unei auditări.

1. De ce numărul de orificii determină arhitectura

O placă cu trei găuri poate fi inspectată cu o singură cameră și un dispozitiv de fixare. O placă cu șaptezeci și nouă de găuri nu poate fi, dintr-un motiv simplu: câmpul vizual necesar pentru a vedea întreaga placă la rezoluția necesară măsurării poziției unei găuri este mai mare decât cel pe care îl poate oferi orice cameră individuală la acea rezoluție.

Răspunsul practic este o stație cu mai multe camere care captează imaginea plăcii în dale suprapuse și asamblează măsurătorile într-un singur sistem de coordonate. Alternativa – o singură cameră montată pe o platformă mobilă – obține rezoluția dorită, dar la costul timpului de ciclu, iar timpul de ciclu este al doilea parametru limitativ.

Odată ce arhitectura devine multi-cameră, problema calibrării devine sarcina principală de inginerie. Fiecare cameră are propria distorsiune, propria poziție relativă față de placă și propria incertitudine de măsurare. Sistemul este la fel de bun ca și asamblarea imaginilor, iar asamblarea este la fel de bună ca și artefactul folosit pentru calibrare.

2. Ce trebuie măsurat pentru fiecare gaură

Trei mărimi sunt importante pentru fiecare gaură, iar acestea au toleranțe diferite.

Funcția

Centrul găurii relativ la caracteristicile de referință ale plăcii. Aceasta este toleranța care determină dacă placa este etanșă și dacă piesa conjugată se poate fixa cu șuruburi.

Diametru

Măsurată ca un cerc echivalent sau ca un cerc minim înscris, în funcție de desen. Alegerea are importanță pentru o gaură realizată prin perforare sau foraj, care prezintă o ușoară conicitate: cele două definiții pot diferi cu mai mult decât toleranța.

Formă

Rotunjirea și prezența burlanelor. O gaură care îndeplinește cerințele de poziție și diametru, dar prezintă un burlan pe partea de ieșire, nu va fi etanșă, iar burlanul este exact ceea ce o vedere superioară bidimensională nu poate detecta.

3. Bandă de toleranță determină optică

Regula este simplă și adesea ignorată: incertitudinea măsurătorii trebuie să reprezinte o fracțiune a toleranței, nu o fracțiune a piesei. Dacă toleranța de poziție este ±0,05 mm, un sistem cu o incertitudine de 0,03 mm nu este capabil, deoarece va respinge piese bune și va accepta piese defectuoase cu aceeași probabilitate.

Două dintre aceste cerințe sunt optice, iar una este mecanică. O placă care nu este ținută plană și repetabilă se va deplasa între calibrare și măsurare, iar niciun grad de ajustare a marginilor la subpixel nu va recupera precizia pierdută.

4. Timpul de ciclu: Unde dispar secundele

O inspecție cu 79 de găuri nu durează mult pe fiecare gaură. Durează mult pe fiecare placă, iar timpul este dominat de trei elemente: achiziția imaginii, procesarea imaginii și manipularea. Achiziția este limitată de timpul de expunere și de numărul de plăci (tiles); procesarea crește proporțional cu numărul de găuri și cu complexitatea ajustării; manipularea reprezintă costul total al încărcării, localizării și descărcării plăcii.

Mișcarea ingineresc utilă este suprapunerea acestor etape. Achiziția plăcii (tile) două poate rula în timp ce placa (tile) unu este procesată, iar placa poate fi localizată chiar în timp ce se deplasează încă către poziția finală. Un sistem proiectat ca o secvență strictă va fi de câteva ori mai lent decât un sistem proiectat ca o conductă (pipeline), la aceeași investiție hardware.

5. Criterii de acceptare pentru o placă cu mai multe găuri

Un test de acceptare prin inspecție dimensională nu este o demonstrație. Este o măsurare a sistemului față de un artefact cunoscut, repetată de suficiente ori pentru a stabili o incertitudine.

6. Unde eșuează aceste sisteme în practică

Eșecurile sunt rar optice. Un dispozitiv de fixare care se uzează va deplasa placa cu mai mult decât toleranța într-un an. Un artefact de calibrare măsurat o singură dată și apoi depozitat se va deriva în funcție de temperatură. O unitate de iluminare care îmbătrânește va modifica pragul de contur și va schimba diametrul măsurat cu câțiva microni, ceea ce este suficient în cazul unei toleranțe strânse.

Măsura de apărare este un program de întreținere care tratează calibrarea, starea dispozitivelor de fixare și iluminarea ca pe consumabile, nu ca pe sarcini de punere în funcțiune. Un sistem verificat lunar împotriva unui artefact va deriva treptat și vizibil; unul verificat o singură dată va eșua fără semnale de avertizare.

7. Când placa face parte dintr-un ansamblu stratificat

O placă cu supapă funcționează rar în mod izolat. Aceasta este plasată între o garnitură, un corp și o capac, iar orificiile care contează sunt cele care trebuie să se alinieze prin întreaga stivă. Acest lucru modifică întrebarea de inspecție de la «acest orificiu este în limitele de toleranță?» la «acest orificiu se va alinia cu piesa de deasupra?», iar acestea nu sunt aceeași întrebare.

Consecința practică este că baza de referință pentru o asamblare în stivă ar trebui să fie comună. Dacă placa este măsurată în raport cu trei orificii de poziționare, dar asamblarea este realizată pornind de la o muchie exterioară, cele două sisteme de coordonate se decalează una față de cealaltă pe parcursul unei serii de producție, iar placa poate fi perfect în limitele de toleranță, în timp ce stiva se dezaliniază.

Gândirea în stivă modifică, de asemenea, ceea ce este considerat un defect. O muchie ascuțită (burr) de pe partea de ieșire a unui orificiu orientată spre o garnitură va comprima garnitura și va crea o cale de scurgere, în timp ce aceeași muchie ascuțită orientată spre o cavitate deschisă este inofensivă. Astfel, două plăci identice pot avea criterii diferite de acceptare în funcție de orientare, iar stația trebuie să știe care este fața superioară și care este cea inferioară.

În final, suprapunerea impune o cerință de planitate pe care o inspecție separată a plăcii o ignoră adesea. O placă care se află în limitele de toleranță pentru fiecare gaură în parte, dar este bombată cu o zecime de milimetru, nu va asigura etanșeitatea, iar scurgerea rezultată este atribuită garniturii, nu plăcii. Măsurarea planității în aceeași stație, cu placa în starea sa liberă, elimină această lacună, cu costul unui singur senzor suplimentar.

8. Celulă integrată în linie sau celulă independentă

Decizia privind amplasarea se ia de obicei pe baza spațiului disponibil pe podea, dar ar trebui luată pe baza datelor. O stație integrată în linie preia tactul liniei și modul său de manipulare, ceea ce înseamnă nicio muncă suplimentară de încărcare și nicio coadă de așteptare; o celulă independentă poate funcționa cu propria viteză și poate inspecta piese provenite din mai multe linii, ceea ce are importanță atunci când volumele de producție sunt neuniforme.

Numărul decisiv este câte piese pe oră necesită încredere dimensională. Dacă fiecare placă trebuie verificată, soluția inline este singura variantă economică, deoarece manipularea este deja acoperită de costuri. Dacă este suficient un eșantion pe lot, o celulă independentă cu un dispozitiv mai bun și mai mult timp alocat pe piesă va oferi o incertitudine mai mică, la un cost mai redus.

Un hibrid practic este, de asemenea, frecvent întâlnit: o stație inline care măsoară caracteristicile critice pe fiecare piesă și o celulă offline care verifică întregul desen pe un eșantion. Stația inline detectează deriva, iar celula offline dovedește capacitatea; niciuna dintre ele nu trebuie să reprezinte un compromis.

Întrebări frecvente

Poate un singur aparat foto inspecta toate cele 79 de găuri?

Doar dacă toleranța este suficient de largă încât un unghi vizual extins să permită totuși rezolvarea conturului cu o precizie sub fracțiunea toleranței. În practică, toleranța strictă și numărul mare de găuri acționează în direcții opuse, motiv pentru care asamblarea imaginilor din mai multe camere este standard.

Este iluminarea din spate întotdeauna mai bună pentru măsurarea găurilor?

Pentru diametru, de obicei da, deoarece silueta oferă o margine netedă. Pentru bavuri și starea suprafeței, nu: o siluetă ascunde tot ce se află pe suprafață, așadar este necesar un al doilea mod de imagistică dacă trebuie detectate bavurile.

Cât de des trebuie recalibrat sistemul?

Verificarea trebuie efectuată la intervale definite, folosind un artefact, iar recalibrarea trebuie declanșată de rezultatul verificării, nu doar de calendar.

Poate aceeași stație verifica asamblarea ulterior?

Da, dacă placa este prezentată în același fixtur și camera poate vedea caracteristicile asamblate. Combinarea verificărilor dimensionale și ale asamblării într-o singură stație economisește o etapă de manipulare, care este, de obicei, cea mai mare componentă individuală a costului de timp.

Concluzie

O placă cu 79 de găuri este o problemă de măsurare mascată ca problemă de inspecție. Numărul de găuri determină arhitectura, intervalul de toleranță determină optică, iar fixturul determină dacă oricare dintre acestea va rezista unui an de producție.

Specificați mai întâi incertitudinea, apoi timpul de ciclu, apoi echipamentul. Sistemele construite în această ordine sunt acceptate la prima încercare; sistemele construite în ordine inversă sunt discutate luni întregi.